DE2118170A1 - Recording information - using vapour electroless or electro-plated support abraded by laser or electron beams - Google Patents
Recording information - using vapour electroless or electro-plated support abraded by laser or electron beamsInfo
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Abstract
Description
"Verfahren zur Herstellung eines Informationsträgers" Zusatz zu Patent * .. "Process for the production of an information carrier" addendum to patent * ..
(Patentanmeldung P 20 48 431.5) Das Hauptpatent . ... ... (Patentanmeldung P 20 48 431.5) betrifft ein Verfahren zum Aufzeichnen von Informatlonen, vor zugsweise von solchen großer Bandbreite im Bereich von mehreren MHz, auf einen Trager, bei dem die Abtragung oder Verformung der Trägeroberfläche durch einen mit den aufzuzetohnenden Informationen modulierten Etektronen-oder Laserstrahl erfolgt. (Patent application P 20 48 431.5) The main patent. ... ... (patent application P 20 48 431.5) relates to a method for recording Informatlonen, preferably before of such a large bandwidth in the range of several MHz, on one carrier the removal or deformation of the carrier surface by one with the to be counted Information modulated electron or laser beam takes place.
Die wesentlichen Merkmale des Hauptpatentes bestehen darin, daß zur Aufzeichnung ein Träger verwendet wird, auf dessen Oberflache eine Schicht eines durch den auftreffenden Elektronen-oder Laserstrahl leicht verdampfbaren Metalles aurgebracht ist. Diese Schicht soll insbesondere aus einem solchen Material bestehen und eine derartige Dicke aufweisen, daß sie einerseits durch einenauf ihr auftreffenden Elektronen- oder Laserstrahl leicht verdampfbar, andererseits gegenüber einer auf das Trägermaterial einwirkenden Atzflussigkeit hinreichend resistent ist. Die Trägeroberfläche wird nach der entsprechend der jeweiligen Information erfolgten Verdampfung von Teilen der aufgebrachten Schicht zwecks Relieferzeugung einem Ätzvorgang oder einem galvanischen Aufwachsvorgang unterworfen. Man erhält dann in der Trägeroberfläche entsprechende, die Inforkationen darstellende Vertiefungen und Erhebungen, welche mit mechanischen-Mitteln, z.B. solchen gemäß Patentanmeldung P 20 24 539.0, abtastbar sind. Das Verfahren des Ätzens wie die des Materialauftragens kann sowohl für einen Aufzeichnungsträger mit und ohne vorgeschnittene Führungsrillen verwendet werden.The main features of the main patent are that for Recording a carrier is used, on the surface of which a layer of a easily vaporizable metal by the impinging electron or laser beam is brought out. This layer should in particular consist of such a material and have such a thickness that they on the one hand hit it by a Electron or laser beam easily evaporated, on the other hand compared to a on the carrier material is sufficiently resistant to the etching liquid acting on it. The carrier surface is after the evaporation of the respective information Dividing the applied layer for the purpose of creating a relief an etching process or a subjected to galvanic waxing. One then obtains in the support surface corresponding indentations and elevations representing the information, which with mechanical means, e.g. those according to patent application P 20 24 539.0, can be scanned are. The process of etching as well as the material application can be used for one Recording media can be used with and without pre-cut guide grooves.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung eines ausgeprägten Reliefs auf der Tragerplatte anzugeben. Insbesondere sollen diese Verfahren zur raschen Herstellung einer Trägermatrize geeignet sein, von der zahlreiche Abdrücke angefertigt werden können. Die Erfindung ist im Patentanspruch l angegeben. Ihre Weiterbildungen sind in den Unteränspruchen beschrieben.The object of the present invention is to provide a method for producing of a pronounced relief on the support plate. In particular, these Process for the rapid production of a carrier matrix be suitable, of which numerous Imprints can be made. The invention is specified in claim l. Your further training is described in the sub-claims.
Nach der Erfindung wird die dünne, leicht verdampfbare Schicht auf die Trägerplatte (Basisträger), welche aus Metall, Glas, Keramik oder Kunststoff bestehen kann, durch Aufdampfen oder durch stromlose oder galvanische Abscheidung, aufgebracht.According to the invention, the thin, easily evaporable layer is on the carrier plate (base carrier), which is made of metal, glass, ceramic or plastic can exist by vapor deposition or by electroless or galvanic Deposition, applied.
Vorteile der an sich bekannten, in diesem Zusammenhang je doch erstmals angewandten Verfahren gegenüber anderen Methoden zur Schichtaufbringung wie betspielswetse dem Aufwalzen einer dünnen Metallfolie oder dem Taucht oder Aufschmel2 plattieren der chemischen Abscheidung aus der a asphase, dem Aufsprühen oder Plasmaspritzen bestehen hauptsächlich darin, daß bei den erfindungsgemäßen Verfahren dünne, leicht verdampfbare Schichten ohne Vorzugsrichtung oder Textur, mit polykristallinen Gefüge, mit geringer Kristallitgröße oder in röntgenamorphem Fustand und mit sehr niedrigen inneren Spannungen rasch und ohne großen technischen Aufwand hergestellt werden können. Die zu wählende Methode richtet sich vorwiegend nach der Art des aufzubringenden Materials. Durch Aufdampfen im Hochvakuum lassen sich beispielsweise auch durch einen Elektronen- oder Laserstrahl leicht verdampfbare Metalle und Halbmetalle wie Al, Sb, As, Pb, Cd, Au, In, Cu Mg, Se, Ag, Te, Bi, Zn und Sn, Legierungen dieser Elemente wie beispielsweise Blei-Zinn oder Verbindungen wie SiO, Mg-F2, AlF3 bzw. AlF, ZnF2 und PbSnO3 auf das Basismaterial aufbringen. Außer Magnesium und mit Einschränkung auch Aluminium können-die genannten Elemente und Legierungen- in dinner Schicht auch galvanisch und teilweise sogar stromlos auf metallische Träger niedergeschlagen werden.Advantages of the known, in this context ever for the first time applied methods compared to other methods of layer application such as betspielswetse by rolling on a thin metal foil or by dipping or melting on the plate chemical deposition from the phase, spraying or plasma spraying consist mainly in the fact that in the method according to the invention thin, light evaporable layers with no preferred direction or texture, with polycrystalline structure, with small crystallite size or in an X-ray amorphous state and with very low internal stresses can be produced quickly and without great technical effort can. The method to be chosen depends mainly on the type of material to be applied Materials. Vapor deposition in a high vacuum can also be used, for example an electron or laser beam easily vaporizable metals and semi-metals such as Al, Sb, As, Pb, Cd, Au, In, Cu, Mg, Se, Ag, Te, Bi, Zn and Sn, alloys of these Elements such as lead-tin or compounds such as SiO, Mg-F2, AlF3 or Apply AlF, ZnF2 and PbSnO3 to the base material. Except magnesium and with a restriction Aluminum - the elements and alloys mentioned - can also be used in a dinner layer also deposited galvanically and sometimes even without current on metallic carriers will.
Letzteres ist dann möglich, wenn das Basismaterial unedler ist als das abzuscheidende Element, beispielsweise Bi auf einem Al-Träger, oder wenn reduktive autokatlytrsche Metallisierungsänder verwendet werden, z. B. stromlose Silber-, Kupfer- oder Goldbänder. Der Träger selbst muß nicht aus einem homogenen Material gefertigt sein, sondern kann aus einem -Kernmaterial und einer leicht ätzbaren Auflage bestehen, die dann die leicht verdampfbare Schicht trägt.The latter is possible if the base material is less noble is as the element to be deposited, for example Bi on an Al support, or if reductive autocatlytric plating edges can be used, e.g. B. currentless Silver, copper or gold ribbons. The carrier itself does not have to be homogeneous Material, but can be made of a core material and an easily etchable Layer exist, which then carries the easily evaporable layer.
Dies hat beispielsweise den Vorteil, daß Vorzugsrichtungen.This has the advantage, for example, that preferred directions.
Malztexturen und grobkörniges Gefüge des Kernmaterials sich bei der Ätzung oder beim Metallisieren nicht störend bemerkbar machen können.Malt textures and coarse-grained structure of the core material differ in the Etching or during metallizing cannot be noticeable in a disturbing way.
Die Ausbildung des die gespeicherte Information darstellenden Oberflächenreliefs auf dem Träger läßt sich auf der Basis der nach der vorliegenden Erfindung aufgebrachten, leicht verdampfbaren Schicht nach-drei Verfahrenskategorien durchführen. Hierfür kommen Abtragsverfahren, Aufbauverfahren und kombinierte Ab- und Auftragsverfahren in Betracht.The formation of the surface relief representing the stored information on the carrier can be based on the applied according to the present invention, Carry out an easily evaporable layer according to three process categories. Therefor There are removal processes, build-up processes and combined removal and application processes into consideration.
Die erfindungsgemäßen Abtragsverfahren basieren auf der Ä.tz technik. Sie gehen von einer säureresistenten Schicht, einer sogenannten Ätzresistschtoht aus. Leichte Verdampfbarkeit durch einen Elektronen- bzw. LaserStrahl sei vorausgesetzt.The removal methods according to the invention are based on the etching technique. They start from an acid-resistant layer, a so-called etch resist layer the end. Easy evaporation through an electron or laser beam is assumed.
Man kann abnr anstelle einer Ätzresistschicht eine normale Schicht ohne Säurefestigkeit auf den Basisträger (Trägerplatte) aufbringen und diese dann einer derartigen chemischen Umwandlung unterziehen, daß sie chemisch resistent oder elektrisch nichtleitend wird. Das ist dann von Vortetl, wenn sich eine Ätzresistschicht nur schwer auf den Basisträger aufbringen läßt. Dann kann das Aufbringen einer nicht resistenten Schicht und deren Umwandlung, obwohl hier ein Arbeitsgang mehr vorliegt, Zeitgewinn bei der Herstellung und die Umgehung von materialtechnischen Schwierigkeiten bringen.You can use a normal one instead of an etch resist layer layer without acid resistance on the base support (carrier plate) and then undergo such a chemical transformation that they are chemically resistant or becomes electrically non-conductive. This is then from Vortetl, if there is an etch resist layer can only be applied with difficulty to the base carrier. Then one cannot raise one resistant layer and its transformation, although there is one more operation, Time savings in production and the avoidance of material difficulties bring.
Anstelle der chemischen Umsetzung der leicht verdampfbaren schicht kann zur Erhöhung der Ätzresistenz auch ein Diffusionsvorgang oder eine Verbindungsbildung mit dem Basismaterial herangezogen werden. Bringt man beispielsweise auf eine Nickel-Basisplatte eine dünne leicht verdampfbare Schicht aus Zinn durch galvanische Beschichtung auf und läßt dieses nach Einbringen des Reliefs durch eine Wärmebehandlung der Platte in die Nickel-Basisplatte oberflächlich erndifrundieren, so erhält man-an den ursprUngltch mit Zinn bedeckten Stellen eine hervorragende Ätzresist-Schicht aus einer Nickel-Zinnlegierung. Diese kann Je nach den Herstellungsbedingungen beka ich auch aus der intermetallischen Verbindung Ni5 Su bestehen und wird im Gegensatz zu Nickel von Atzmitteln wie Eisen (111) chlorid lösung, nicht angegriffen.Instead of the chemical conversion of the easily evaporable layer a diffusion process or a connection formation can also be used to increase the etching resistance can be used with the base material. For example, if you place it on a nickel base plate a thin, easily evaporable layer of tin by means of electroplating and leaves this after introducing the relief by a heat treatment of the plate If the surface of the nickel base plate diffuses, then the original is obtained areas covered with tin an excellent etch resist layer made of a nickel-tin alloy. Depending on the manufacturing conditions, I can also get this from the intermetallic Compound Ni5 Su exist and, in contrast to nickel, is made by etching agents how Iron (111) chloride solution, not attacked.
Beispiele für geeignete Kombinattonen aut zu ätzenden Baslsmaterialien, als Ätzresist wirkende Sehichtmaterialien und verwendbaren Xtzmitteln sind in einer anliegenden Tabelle zusammengestellt. In den Zeilen der Tabelle sind die zwI-schen den einzelnen Stoffen befindlichen Kommata als "oder" zu werten. Jede Zeile gibt eine Grundkombination an, innerhalb derer noch entsprechend den durch Kommata getrennten Materialien variiert werden kann. Geht man beispielsweise von einer Ntckel-Basisplatte aus, so kann als leicht verdampfbare Schicht ganzflächig Aluminium aufgedampft werden.Examples of suitable combinations of base materials to be etched, Face materials acting as etch resist and usable etchants are in one attached table. In the lines of the table are the between to evaluate commas in the individual substances as "or". Every line there a basic combination within which still according to the comma separated Materials can be varied. For example, if you start with a Ntckel base plate off, aluminum can be vapor-deposited over the entire surface as an easily evaporable layer.
Nach der Reliefausbildung durch lokale Aluminiumverdampfung mit Hilfe des Laser- oder Elektronenstrahls wird das restliche Aluminium durch Salpetersäure passiviert, d. h. OXy diert, so-daß es-eine erhöhte Atzresistenz gegenüber dem Ätzmittel für Nickel aufwetst. Als solches kann beispiels weise die Salpetersäure selbst, vorwiegend als verdünnte wäßrige Lösung, dienen. Verwendet man Gold als leicht verdampfbare und als Atzresist wirkende Schicht auf Nickel, so bringt man es am günstigsten durch stromlose oder durch galvanische Abscheidung auf. Als putzmittel kann dann Salpetersäure oder-Eisen (III) -chloridlösung verwendet werden, von denen Gold bekanntlich nicht aufgelöst wird. Aufgedampfte oder elektrochemisch aufgebrachte Sb- oder Bi-Schichten stellen auf Nickel ebenfalls recht gute Xtzreslstfilme dar, wenn Nickel beisplelsweise mit einer schwefelsauren wäßrigen Lösung von aromatischen Nitrosulfonsäuren geätzt wird.After the relief formation by local aluminum evaporation with the help of the laser or electron beam, the remaining aluminum is replaced by nitric acid passivated, d. H. OXy diert, so-that there-an increased etch resistance to the etchant for nickel. As such, for example, nitric acid itself, serve primarily as a dilute aqueous solution. One uses gold as easily vaporizable and as an etching resist layer on nickel, this is the best way to get it through electroless or by galvanic deposition. Nitric acid can then be used as a cleaning agent or iron (III) chloride solution, of which gold is known not to be used is resolved. Vaporized or electrochemically applied Sb or Bi layers are also quite good Xtzreslstfilme on nickel, if Nickel, for example, with a sulfuric acid aqueous solution of aromatic Nitrosulfonic acid is etched.
Bei Mg, Zn, Cd und Pb als Schichtmaterial auf Kupfer oder Messing ist die chemische Umwandlung der Metallschtcht in die entsprechende Chromatsohlcht durch Chromatieren nach bekannten Verfahren vorteilhaft, bevor die Ätzung mit Chromsäure durchgeführt wird. Ähnliches-gilt für Schichten aus aufgedampftem oder galvanisch abgeschiedenen Blei oder Blei-Zinn die bei der Sulfatierung eine unlösliche Bleisulfatschicht bilden. Als elektrische Isolatorschicht für elektrochemische Ätzung des Basismaterials kann aufgedampftes Siliciummonoxid dienen. Analoges gilt für andere Kombinationen laut beigefügter Tabelle.For Mg, Zn, Cd and Pb as layer material on copper or brass is the chemical conversion of the metal base into the corresponding chromate base by chromating according to known methods advantageous before the etching with chromic acid is carried out. The same applies to layers of vapor-deposited or galvanic layers deposited lead or lead-tin which forms an insoluble lead sulphate layer during sulphation form. As an electrical insulator layer for electrochemical etching of the base material Vaporized silicon monoxide can serve. The same applies to other combinations according to the attached table.
Die erfindungsgemäßen Aufbauverfahren lassen sich in zwei Gruppen einteilen, nSmlich in galvanische und in stromlose arbeitende chemische Metallaufbauverfahren. Erstere sind dann vorteilhaft, wenn das Basismaterial ein gut galvanisier bares Metall, beispielsweise Cu, Ni, Fe bzw. Stahl, Ag und mit Einschränkung Al ist. Als Isolator wird zweckmäßigerweise das leicht verdampfbare Siliciummonoxid verwendet, das zur Verbesserung der Haftfestigkeit auf das mit Chrom bekeimte Bastsmateria:l aufgedampft wird. Nach dem Einschreiben der Informatton durch teilweise Elektronen- oder Laserstrahlverdampfung des Isolators wird das Relief durch beisptelsweise galvanisches oder stromloses Verkupfern und/oder Vernickeln und/oder Verchromen aufgebaut.The construction methods according to the invention can be divided into two groups divided into galvanic and electroless chemical metal construction processes. The former are advantageous when the base material is a good electroplating bar Metal, for example Cu, Ni, Fe or steel, Ag and, with restriction, Al. as Isolator is expedient the easily vaporizable silicon monoxide used to improve the adhesive strength on the bast material germinated with chrome: l is vaporized. After the information has been registered by partially electron or laser vapor evaporation of the insulator, the relief is galvanized, for example or electroless copper-plating and / or nickel-plating and / or chrome-plating.
Rein chemische, stromlos arbeitende Metallaufbauverfahren können sowohl bei metallischem als auch bei nichtmetallischem Basismaterial vorteilhaft angewandt werden. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, daß der für die stromlose, chemische Metallabscheidung nötige Katalysator, beispielsweise Aluminium, Silber, Kupfer, Gold in sehr dünner Schicht ganzflächig auf das Basismaterial aufgebracht wird und durch den Elektronen- oder Laserstrahl reziprok zu der einzuschreic benden Information teilweise wieder verdampft wird. An den noch mit dem Katalysator bedeckten Stellen kann man dann auf chemischem Wege beispielsweise Kupfer, Silber oder Nickel aufwachsen lassen. Eine weitere Variante besteht darin, daß eine ganzflächig aufgebrachte schwer verdampfbare Katalysatorschicht, beispielsweise aus Palladium oder Platin mit einer leicht verdampfbaren, nicht katalytisch wirksamen Schicht, beispielsweise aus Bi, Pb oder SiO, überzogen wird.Purely chemical, electroless metal construction processes can both Advantageously used for both metallic and non-metallic base material will. One possibility is, for example, that the currentless, chemical metal deposition necessary catalyst, e.g. aluminum, silver, Copper, gold applied in a very thin layer over the entire surface of the base material and by the electron or laser beam reciprocally to the to be written Information is partially evaporated again. The ones still covered with the catalyst You can then place copper, silver or nickel, for example, by chemical means let grow up. A further variant consists in that a surface is applied over the entire area Catalyst layer that is difficult to evaporate, for example made of palladium or platinum with an easily evaporable, non-catalytically active layer, for example made of Bi, Pb or SiO, is coated.
Dadurch erhält man beim Einschreiben mit dem Elektronen-oder Laserstrahl und nach dem chemischen Metallaufbau nach bekannten Verfahren das direkt der Information entsprechende Relief.In this way one obtains when writing with the electron or laser beam and according to the chemical metal structure according to known methods that directly of the information corresponding relief.
Kombinierte Abtrag- und Auftragverfahren basieren im Prinzip auf den oben beschriebenen Einzelschritten. Ein Beispiel für die vorteilhafte Anwendung kombinierter Methoden zur Relieferzeugung ist das Einätzen in eine Kupferbasissohicht mit anschließender ganzflächiger galvanischer Verchromung, insbesondere Hartverchromung. Dies ist möglich, wenn die als Atzresist dienenden Schichtreste wieder leicht entfernbar sind oder aus Gold bestehen. Die Verchromung zur Reliefausbildung besitzt den Vorteil, daß eine korrosionsbeständige und harte Oberfläche erreicht wird, die zur Abdruckherstellung besonders günstig ist.Combined removal and application processes are based in principle on the individual steps described above. An example of the advantageous application One of the combined methods for creating relief is etching into a copper base layer with subsequent full-surface galvanic chrome plating, especially hard chrome plating. This is possible if the layer residues serving as etching resist can easily be removed again are or consist of gold. The chrome plating for the relief formation has the advantage, that a corrosion-resistant and hard surface is achieved, which is used for making an impression is particularly cheap.
Claims (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0225647A2 (en) * | 1985-12-13 | 1987-06-16 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | High density recording medium |
| DE102013212695A1 (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-15 | Volker Elsässer | Data carrier and method for its production |
-
1971
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0225647A3 (en) * | 1985-12-13 | 1989-07-12 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | High density recording medium |
| DE102013212695A1 (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-15 | Volker Elsässer | Data carrier and method for its production |
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